撰稿：张一天
华舆讯 新年伊始，小米创始人雷军在微博上公布了一套“隔空充电”系统。一个电脑主机大的隔空充电桩，可以对周围几米内的手机进行毫秒级空间定位，并通过波束成形将毫米波定向发射给手机，实现5W功率的充电，哪怕中间有异物遮挡也不影响充电效率。
▲小米“隔空充电”示意。（小米公司宣传视频截图）
这样的技术很容易让人想起科幻作家们笔下，“犹如漂浮在电力的海洋里”的未来世界。
相比于永远不缺电的手机，这种技术在物联网领域或许有着更大的潜力，许多小型的传感器将不用考虑供电，实现如同“撒豆成兵”一般的快速部署。电力，正在被中国人用魔术一般的手法在时间和空间上进行调配。
丨千里送电，电更多，也要更灵活
“努力争取2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和”是中国人应对气候变化的宏伟蓝图。想要实现这一目标，用清洁能源改变目前中国以燃煤为主的发电方式就是第一要务。
中国的水电、风电和光电主要集中在西部地区，而绝大多数人口与用电需求则集中在东部，为了改变这种错配局面，早在上世纪80年代中国就在远距离输电技术上不断钻研。
1990年10月，葛洲坝至上海直流输电工程投入运行，作为中国第一条±500千伏直流输电工程，拉开了超高压直流输电时代的序幕。随着输电电压越来越高，电力损耗越来越小，能够输送的距离也越来越长，跨越上千公里调配电力在中国成了家常便饭。西藏电网在2020年底甚至宣布，过去半年中，他们将一亿千瓦时来自青藏高原上的清洁能源，通过特高压电网，跨越整个中国送去了河北雄安。
▲乌东德水电站送电广东广西特高压多端柔性直流示范工程线路全长1452公里，途经云南、贵州、广西、广东四省（区）。（图片来自科技日报）
时至今日，中国的远距离输电工程已经把重心从“更远”转到了“更灵活”上。据科技日报报道，赶在2021新年之前，中国南方一条创造了19项世界第一的输电大通道提前半年投入运行。
这条连接世界第七大水电站乌东德水电站和广东、广西，“特高压”、“多端”、“柔性”的输电线路每年可以输送330亿千瓦时，全部为可再生能源，相当于每年减少煤炭消耗950万吨，减排二氧化碳2500万吨。
传统的特高压输电可以把电送去远方，但送到之后如何利用还是一个问题。被源源不断送来的电力就像一个钢铁巨人，能快速奔跑，但很难被控制，即使要停下来，也会有很大的惯性。受电一方往往需要在本地准备更多、更灵活的电力供应进行匹配，以消化其对本地电网带来的冲击。
乌东德-广东广西这条“柔性直流”线路的特点则在于，对电压、频率的控制更加灵活，就像一个完全可控的水泵，能够精准控制水流的方向、速度和流量。它送来的电能不仅不再是对本地电网的冲击，还能在关键时刻支持系统安全稳定运行。
科技日报介绍，这种突破的实现，背后是“中国制造”的不断升级。柔性直流换流阀这一关键设备被称为工程的“心脏”，如今世界首个能承受±800千伏特高压的国产“心脏”已在龙门换流站稳定“跳动”。其中一些先进技术将被应用到即将建设的海上柔性直流项目，并将被国外厂家借鉴；IGBT关键芯片更是打破了国外少数厂家的垄断。
丨工业企业用上“充电宝”
作为全球电动汽车生产消费的第一大国，中国有越来越多的领域正在享受到这一行业的“外溢效应”。
据江苏南通媒体《通州日报》报道，截至2021年1月底，当地已经有十几家中小企业用上了储能设施。这些企业的特点是业务发展较快，原先租用的厂房电力设施容量有限，如果增容的话会产生比较高的费用。
储能设施则像是一个特大号的“充电宝”，可以在电价便宜的夜间充电，留到白天辅助为工厂供电。以当地一家家具厂为例，他们安装了一套350KW/2MWH的储能系统，5个小时就可充满2000度电。
据报道，这套充电系统的电池主要来自电动汽车替换下来的梯次电池，成本比进行电力增容还要便宜。用夜间便宜的谷电补充白天昂贵的峰电，每月还能省下数千元人民币的电费，之前受限于电力的电动烘干等设备也可以放心使用，产能大大提升。
▲风电、广电等清洁能源发电“阴晴不定”的特性使其更需要储能系统的配合。图为运行中的青海中控德令哈50MW光热电站。（中新网资料图）
储能使用和电动车一样的锂电池，始终要受到锂矿资源的限制。因此还有许多中国企业将希望寄托在飞轮电池、氢能源等新技术上。2020年9月，中国在辽宁首次实现了飞轮储能设备35千伏电网并网。
据沈阳日报报道，和前面提到的装在用电端的锂电池储能设备不同，这里的飞轮电池是用在发电端的。所谓飞轮电池，就是让飞轮在一个密闭、接近真空的环境里快速旋转，将能量以动能的方式存储下来，需要使用时则用飞轮带动电动机发电。
优点是充放电速度快，单位体积、重量下能储存的能量甚至还要超过燃油，缺点则是对零件加工工艺要求极高，能量自然损耗较大。用来和风电、光伏等清洁能源发电方式配合，正好可以中和其发电能力波动较大的缺陷，高负荷时存电，低负荷时放电，将电力稳定的输向电网。
丨核电突破带来源头活水
想要真正让中国人“漂浮在电力的海洋里”，把电力在时间和空间上调配得再好，能够发电的绝对量也要跟上才行。水、风、光等清洁能源普遍需要借助特定的自然条件，想要实现真正“管够”的清洁能源，核电仍然是最佳选择之一。
2021年1月30日，全球第一台“华龙一号”核电机组福建福清核电5号机组已完成满功率连续运行考核，投入商业运行。作为中国核电走向世界的“国家名片”，“华龙一号”是当前世界核电市场上接受度最高的三代核电机型之一。首堆投入商运为“华龙一号”的批量化建设和走向世界奠定了坚实基础。
▲“华龙一号”全球首堆——中核集团福清核电5号机组。（图片来自“国资小新”）
据介绍，“华龙一号”设计寿命60年，反应堆采用177堆芯设计，堆芯设计换料周期18个月，创新采用“能动和非能动”相结合安全系统及双层安全壳等技术，在安全性上满足国际最高安全标准要求。所有核心设备均已实现国产，所有设备国产化率达88%，完全具备批量化建设能力。
“华龙一号”每台机组每年可发电近100亿千瓦时，能满足中等发达国家100万人口的生产和生活年度用电需求，同时相当于减少标准煤消耗312万吨、减少二氧化碳排放816万吨。
